This article appeared in a journal published by Elsevier. The attached copy is furnished to the author for internal non-commercial research and

Transkrypt

1 This article appeared in a journal published by Elsevier. The attached copy is furnished to the author for internal non-commercial research and education use, including for instruction at the authors institution and sharing with colleagues. Other uses, including reproduction and distribution, or selling or licensing copies, or posting to personal, institutional or third party websites are prohibited. In most cases authors are permitted to post their version of the article (e.g. in Word or Tex form) to their personal website or institutional repository. Authors requiring further information regarding Elsevier s archiving and manuscript policies are encouraged to visit:

2 pediatria polska 88 (2013) Dostępne online journal homepage: Praca poglądowa/review Choroba Wolmana Wolman disease Agnieszka Jurecka 1,2, *, Violetta Opoka-Winiarska 3, Agnieszka Ługowska 4, Anna Tylki-Szymańska 5 1 Katedra Biologii Molekularnej, Uniwersytet Gdański, kierownik Katedry: prof. dr hab. n. med. Grzegorz Węgrzyn, Poland 2 Zakład Genetyki Medycznej, Instytut,,Pomnik Centrum Zdrowia Dziecka w Warszawie, kierownik Kliniki: prof. dr hab. n. med. Małgorzata Krajewska-Walasek, Poland 3 Klinika Chorób Płuc i Reumatologii Dziecięcej, Uniwersytet Medyczny w Lublinie, kierownik Kliniki: prof. dr hab. n. med. Andrzej Emeryk, Poland 4 Zakład Genetyki, Instytut Psychiatrii i Neurologii w Warszawie, kierownik Zakładu: dr hab. n. med. Małgorzata Bednarska Makaruk, Poland 5 Klinika Chorób Metabolicznych, Instytut,,Pomnik Centrum Zdrowia Dziecka w Warszawie, kierownik Kliniki: dr hab. n. med. Jolanta Sykut-Cegielska, Poland informacje o artykule Historia artykułu: Otrzymano: Zaakceptowano: Dostępne online: Słowa kluczowe: deficyt lizosomalnej kwaśnej lipazy choroba spichrzania estrów cholesterolu hepatosplenomegalia zwapnienie nadnerczy Keywords: Lysosomal acid lipase deficiency Wolman disease Cholesteryl ester storage disease Hepatosplenomegaly Adrenal calcifications abstract Wolman disease is an autosomal recessive storage disorder caused by a deficient activity of lysosomal acid lipase (LAL). The disease leads to massive accumulation of triglycerides and cholesteryl esters in most tissues of the body and is nearly always fatal in infancy. The abnormality of lipid metabolism becomes clinically evident in the first weeks of life. Progressive hepatosplenomegaly, vomiting, steatorrhea, failure to thrive and adrenal calcification are major clinical findings. The diagnosis of Wolman disease requires clinical experience and specialized laboratory tests. The diagnosis is based on finding absent activity of acid lipase and/or molecular tests. Early diagnosis is particularly important for bone marrow transplantation and in the near future enzyme replacement therapy. Human trials with recombinant LAL are currently underway, raising the prospect for specific correction of LAL deficiency in Wolman disease. Cholesteryl ester storage disease is caused by a partially deficient activity of lysosomal acid lipase and has a more variable clinical course. The purpose of this review is to present diagnostic difficulties associated with clinical picture of Wolman disease, biochemical and genetic methods used to confirm the diagnosis and therapeutic possibilities Polish Pediatric Society. Published by Elsevier Urban & Partner Sp. z o.o. All rights reserved. * Adres do korespondencji: Katedra Biologii Molekularnej, Uniwersytet Gdański, ul. Kładki 24, Gdańsk. Tel.: Adres ajurecka@gmail.com (A. Jurecka) /$ see front matter 2012 Polish Pediatric Society. Published by Elsevier Urban & Partner Sp. z o.o. All rights reserved.

3 pediatria polska 88 (2013) Definicja, wstęp historyczny oraz częstość występowania Lizosomalne choroby spichrzeniowe (LChS; lysosomal storage disorders, LSD) tworzą grupę ponad 40 różnych, genetycznie uwarunkowanych chorób, u podstawy których leży specyficzny defekt funkcji lizosomu. W przypadku choroby Wolmana (OMIM ) deficytowym enzymem jest lizosomalna kwaśna lipaza (kwaśna esteraza, hydrolaza estrów cholesterolu; EC ), która uczestniczy w hydrolizie estrów cholesterolu i trójglicerydów w niskim ph lizosomu. Choroba dziedziczy się w sposób autosomalny recesywny. Pierwszy opis niemowlęcia z powiększonym obwodem brzucha, masywną hepatosplenomegalią oraz zwapnieniem nadnerczy przedstawił w 1956 Wolman [1], który następnie, w 1961 roku, opisał kolejne rodzeństwo z podobnymi objawami z tej samej rodziny [2]. Chorobę pierwotnie nazywał,,uogólnioną ksantomatozą ze zwapnieniem nadnerczy [1, 2]. Crocker i wsp. zasugerowali nazwę eponimową: choroba Wolmana [3]. Od tego czasu w literaturze ukazało się niewiele opisów kolejnych pacjentów. Łagodniejsza postać choroby zwana jest chorobą spichrzania estrów cholesterolu (CESD, OMIM ). Jest ona także wywołana deficytem aktywności kwaśnej liazy. Częstość występowania choroby Wolmana nie jest dokładnie znana, ale ocenia się ją na mniej niż 1: żywych urodzeń [4, 5]. W Polsce do dnia dzisiejszego zdiagnozowano i opisano dwóch pacjentów [6, 7]. Wyniki badań przesiewowych populacji irańskich Żydów w Los Angeles sugerują, że 1:4200 noworodków w tej populacji może być dotknięty chorobą Wolmana. Należy jednak brać pod uwagę fakt, że jest to populacja hermetyczna, niereprezentatywna dla populacji np. europejskiej [8]. Wiele z chorób lizosomalnych, podobnie jak i innych chorób dziedziczących się w sposób autosomalny recesywny występuje znamiennie częściej w populacjach zamkniętych, co jest wynikiem zaistniałego efektu założyciela i związków małżeńskich spokrewnionych osób. Może to być warunkowane sytuacją geograficzną, konfesyjną i obyczajową. Etiologia i patogeneza U podłoża choroby Wolmana znajduje się całkowity niedobór aktywności lizosomalnej kwaśnej lipazy (LAL). Estry cholesterolu oraz trójglicerydy osiągają wnętrze komórki za pośrednictwem LDL, na drodze endocytozy z wykorzystaniem receptora LDL. Pęcherzyki endocytarne mogą łączyć się z kompartmentem wczesnych i późnych lizosomów. Dzięki działaniu LAL od estrów cholesterolu i trójglicerydów odszczepiane są wolne kwasy tłuszczowe, które są kierowane do mitochondriów, peroksysomów i siateczki endoplazmatycznej. Część zasobów wolnego cholesterolu podąża do błony cytoplazmatycznej, a część kieruje się do siateczki endoplazmatycznej, gdzie hamuje syntezę wolnego cholesterolu de novo. W sytuacji gdy aktywność enzymatyczna LAL jest zaburzona, wolne kwasy tłuszczowe i wolny cholesterol nie są uwalniane. Dochodzi do gromadzenia estrów cholesterolu i trójglicerydów, co stymuluje syntezę wolnego cholesterolu de novo. Charakterystyka kliniczna Większość pacjentów z chorobą Wolmana wykazuje bardzo podobny obraz kliniczny. Choroba zazwyczaj rozpoczyna się w pierwszych tygodniach życia, z objawami narastających wymiotów i biegunki, hepatosplenomegalią oraz szybko postępującym wyniszczeniem. Prawie zawsze obserwuje się cholestazę oraz podwyższoną temperaturę ciała [1, 3]. Zgon następuje zwykle pomiędzy 3. a 6. miesiącem życia [9]. Niedokrwistość zwykle pojawia się około szóstego tygodnia i pogłębia się w miarę postępu choroby. Wyniki innych badań hematologicznych wykazują wakuolizację limfocytów oraz zwiększoną ilość komórek piankowatych w szpiku kostnym, które w późniejszych etapach choroby znajdowane są także we krwi obwodowej. Poziom cholesterolu oraz trójglicerydów we krwi jest z reguły prawidłowy [9]. Hepatosplenomegalia jest niezmienną cechą choroby i może być masywna, prowadząc do ograniczenia oddychania z powodu mechanicznego ucisku klatki piersiowej. Opisywana była nawet już w czwartym dniu życia. Objawem najbardziej zwracającym uwagę, jak również patognomonicznym dla choroby Wolmana, są zwapniałe, symetrycznie powiększone nadnercza. Zarówno powiększona wątroba jak i zwapniałe nadnercza są widoczne na przeglądowych zdjęciach rentgenowskich jamy brzusznej, a także w USG i tomografii komputerowej. Objawy ze strony ośrodkowego układu nerwowego występują rzadko, aczkolwiek rozwój psychoruchowy jest opóźniony. Diagnostyka Podejrzenie choroby Wolmana ustalane jest na podstawie obrazu klinicznego (Tab. I, Ryc. 1). Podstawowe badania laboratoryjne Nie ma specyficznych rutynowych testów laboratoryjnych, które nasuwają podejrzenie choroby Wolmana. Transaminazy wątrobowe są często podwyższone. W miarę postępu choroby pogłębia się niedokrwistość, może dołączyć się małopłytkowość. Stwierdza się nieznacznie podwyższony poziom cholesterolu i trójglicerydów (górne wartości zakresów referencyjnych), a w zaawansowanym stadium mogą wystąpić zaburzenia krzepnięcia. Badania enzymatyczne Podstawą rozpoznania jest stwierdzenie braku aktywności LAL w izolowanych leukocytach krwi obwodowej, hodowanych fibroblastach skóry lub w suchej kropli krwi [10]. Aktywność enzymu oznacza się przy użyciu sztucznych substratów, najczęściej pochodnych paranitrofenolu lub 4-metyloumbelliferonu (Tab. II).

4 66 pediatria polska 88 (2013) Tabela I Wskazania do rozważenia diagnostyki w kierunku choroby Wolmana u noworodków/niemowląt Table I Indications for suspecting the diagnosis of Wolman disease in newborns/infants Objawy choroby Disease signs Hepatomegalia/hepatosplenomegalia Hepatomegaly/hepatosplenomegaly Żółtaczka Jaundice Powiększenie nadnerczy z obecnością zwapnień Enlarged adrenals with calcifications Stolce tłuszczowe Steatorrhea Wymioty/biegunki/wzdęcia brzucha Vomitting/diarrhea/bloating Szybko postępujące wyniszczenie Rapid inanition Wyniki badań laboratoryjnych/dodatkowych Results of diagnostic tests Podwyższony poziom cholesterolu i/lub trójglicerydów Elevated cholesterol/triglycerides Podwyższona aktywność transaminaz, podwyższony poziom bilirubiny Elevated transaminases, bilirubin Biopsja szpiku: histiocyty przeładowane tłuszczami, komórki piankowate Bone marrow biopsy: lipid-laden histiocytes, foam cells Zdjęcie RTG: znacznie i symetrycznie powiększone nadnercza ze zwapnieniami X-ray: markedly and symmetrically enlarged adrenal glands with calcified deposits Hipoalbuminemia, hipofibrynogenemia Hypoalbuminemia, hypofibrynogenemia Anemia, trombocytopenia Anaemia, thrombocytopenia Wydłużony czas protrombinowy Elongated prothrombin time Tabela II Testy laboratoryjne stosowane w diagnostyce choroby Wolmana Table II Laboratory tests used in Wolman disease diagnostics Rodzaj testu Test type Rodzaj materiału Sample type Oznaczanie aktywności enzymatycznej lizosomalnej kwaśnej lipazy Lysosomal acid lipase enzyme activity tests Leukocyty Leucocytes Hodowane fibroblasty Cultured fibroblasts Suche krople krwi Dried blood spots Analiza DNA DNA analysis Sekwencjonowanie całego genu LIPA Whole LIPA gene sequencing Pełna krew heparynizowana Heparinized whole blood Pełna krew z EDTA EDTA whole blood Punktowa biopsja skóry Skin punch biopsy Krew pełna Whole blood Heparynizowana pełna krew nakroplona na bibułkę filtracyjną Heparinized whole blood spotted onto filter paper Zalety testu Assay advantages Skoncentrowane, jednorodne próbki Concentrated, homogenous sample Liczne enzymy mogą być analizowane wjednejpróbce Multiple enzymes can be analyzed from one sample Jeden typ komórek Single cell type Liczne enzymy mogą być analizowane z jednej próbki Multiple enzymes can be analyzed from one sample Łatwe pobranie i transport próbek Easy sample collection and shipment Liczne enzymy mogą być analizowane z jednej próbki Multiple enzymes can be analyzed from one sample Wysoki wskaźnik wykrywania u chorych High rate of detection in affected patients Może potwierdzać wyniki badania aktywności enzymu. Can provide confirmation of enzyme activity findings Ograniczenia testu Assay limitations Trudności w przygotowaniu materiału i jego przesłaniu Whole blood handing and shipping challenges. Badanie inwazyjne Invasive sample type Przygotowanie materiału i jego wysłanie Biopsy handling and shipping challenges Długi (tygodnie) czas wzrostu próbki, długi czas oczekiwania na wynik Weeks to grow sample, longest time to result Brak dostępności testu we wszystkich regionach świata Not offered in all region of the world Uważany za test przesiewowy (wynik powinien być potwierdzony badaniem enzymu w leukocytach lub analizą DNA) Considered a screening assay (positive result should be confirmed in leukocytes by enzyme assay and/or DNA analysis) Potencjalnie droższe Potentially more expensive Niesklasyfikowane lub,,prywatne mutacje wymagają potwierdzenia ich patogennego charakteru Unclassified or,,private mutations require confirmation of their pathogenic character

5 [(Ryc._1)TD$FIG] pediatria polska 88 (2013) Ryc. 1 Algorytm diagnostyczny dla choroby Wolmana Fig. 1 Diagnostic algorithm for Wolman disease Badania mikroskopowe W mikroskopie świetlnym stwierdza się obecność komórek piankowatych w rozmazie szpiku kostnego, co nie jest cechą charakterystyczną dla choroby Wolmana (komórki piankowate są makrofagami obładowanymi lipidami), oraz obecność wakuolizowanych limfocytów w rozmazie krwi, co również nie jest cechą swoistą dla tej choroby. W mikroskopie elektronowym w komórkach wątroby widoczne są charakterystyczne igły wolnego cholesterolu oraz tzw. krople tłuszczowe. Inne badania biochemiczne Do niedawna w diagnostyce deficytu aktywności LAL wykorzystywano chromatografię cienkowarstwową lipidów izolowanych z bioptatu wątroby. Badanie to pozwala na obserwację charakterystycznego dla choroby Wolmana/ CESD profilu spichrzanych lipidów z masywnymi ilościami estrów cholesterolu, trójglicerydów oraz wolnego cholesterolu. Ze względu na inwazyjność procedury otrzymywania bioptatu wątroby badanie to wykonuje się obecnie bardzo rzadko. Badania molekularne U podłoża choroby Wolmana znajdują się różne mutacje genu LIPA zlokalizowanego na chromosomie 10q23.2-q23.3 kodującego białko lizosomalnej kwaśnej lipazy. W przypadku choroby Wolmana rearanżacje w genie, włączając delecje, insercje oraz mutacje typu nonsens

6 68 pediatria polska 88 (2013) prowadzą do braku lub bardzo niskiej aktywności kwaśnej lipazy. Mutacje genu LIPA prowadzące głównie do zahamowania syntezy białka, delecji eksonów, wadliwego składania transkryptu są przyczyną braku lub bardzo niskiej aktywności LAL. Poradnictwo genetyczne Konsultacja genetyczna jest wskazana dla rodziców i rodzeństwa probantów w celu określenia ryzyka posiadania chorego dziecka. Jeżeli znana jest mutacja/mutacje występująca w rodzinie, rozpoznanie może być szybko uzyskane za pomocą molekularnej analizy pobranego materiału. Obecnie nie jest dostępny program przesiewowy dla noworodków. Postępowanie terapeutyczne Dotychczas możliwe było tylko leczenie paliatywne np. transfuzje krwi w łagodzeniu niedokrwistości, wyrównywanie niedoczynności nadnerczy. Przeszczep komórek macierzystych szpiku W literaturze znajduje się kilka opisów pacjentów z chorobą Wolmana leczonych przeszczepem szpiku. Czterech z nich zmarło z powodu powikłań związanych z zabiegiem, u jednego zaobserwowano znaczną poprawę [11]. Leczenie enzymatyczne (enzyme replacement therapy; ERT) Badania z użyciem rekombinowanej LAL produkowanej w białku jaja kurzego u pacjentów z chorobą Wolmana są obecnie w toku ( identifier: NCT ) [12]. Wnioski 1. Choroba Wolmana jest rzadką lizosomalną chorobą spichrzeniową dziedziczoną w sposób autosomalny recesywny. 2. Objawy choroby pojawiają się w niemowlęctwie i prawie zawsze prowadzą do zgonu przed 1. rokiem życia. Hepatosplenomegalia, stolce tłuszczowe, powiększenie obwodu brzucha, inne objawy ze strony przewodu pokarmowego, zwapnienie nadnerczy widoczne na zdjęciach RTG oraz zahamowanie rozwoju są obserwowane już od pierwszych tygodni życia. 3. Wstępne rozpoznanie opiera się na obrazie klinicznym, a podstawą rozpoznania jest stwierdzenie braku aktywności lizosomalnej kwaśnej lipazy i/lub badania molekularne. 4. Badania z użyciem rekombinowanej lizosomalnej kwaśnej lipazy produkowanej w białku jaja kurzego u pacjentów z chorobą Wolmana są obecnie w toku, co daje szansę na leczenie tej choroby. Finansowanie/Financial support Nie występuje. Wkład autorów/authors contibution Według kolejności. Konflikt interesu/conflict of interest Nie występuje. pismiennictwo/references [1] Abramov A, Schorr S, Wolman M. Generalized xanthomatosis with calcified adrenals. AMA J Dis Child 1956;91(3): [2] Wolman M, Sterk VV, Gatt S, Frenkel M. Primary family xanthomatosis with involvement and calcification of adrenals. Report of two more cases in siblings of a previously described infant. Pediatrics 1961;28: [3] Crocker AC, Vawter GF, Neuhauser EBD, Rosowsky A. Wolman's disease: three new patients with a recently described lipidosis. Pediatrics 1956;35: [4] Meikle PJ, Hopwood JJ, Clague AE, Carey WF. Prevalence of lysosomal storage disorders. JAMA the journal of the American Medical Association 1999;281(3): [5] Ługowska A, Tylki-Szymańska A. Lysosomal acid lipase deficiency: Wolman disease and cholesterol ester storage disease. Current Medical Literature 2012;10(1):1 8. [6] Ryżko J, Celińska-Cedro D, Karpińska D, Tylki-Szymańska A. A case of Wolman's disease in a two-month old boy. Wiadomosci Lekarskie 1993;46(3 4): [7] Tylki-Szymańska A, Rujner J, Ługowska A, Woźniewicz B, Czarnowska E. Niedobór lizosomalnej kwaśnej lipazy u2dziecizchorobą Wolmana i u 7 z chorobą spichrzania estrów cholesterolu. Hepatologia Polska 1995;2(4): [8] Valles-Ayoub Y, Esfandiarifard S, No D, Sinai P, Khokher Z, Kohan M, et al. Wolman disease (LIPA p.g87v) genotype frequency in people of Iranian-Jewish ancestry. Genet Test Mol Biomarkers 2011;15(6): [9] Assmann G, Seedorf U. Acid lipase deficiency: Wolman disease and cholesterol ester storage disease. W: Scriver CR, red. The metabolic and molecular basis of inherited disease. New York: McGraw Hill Inc; p [10] Hamilton J, Jones I, Srivastava R, Galloway P. A new method for the measurement of lysosomal acid lipase in dried blood spots using the inhibitor Lalistat 2. Clinica Chimica Acta 2012;413(15 16): [11] Krivit W, Peters C, Dusenbery K, Ben-Yoseph Y, Ramsay NK, Wagner JE, et al. Wolman disease successfully treated by bone marrow transplantation. Bone Marrow Transplantation 2000;26(5): [12] Leavitt M, Burt AD, Hu W. Recombinant lysosomal acid lipase normalizes liver weight, transaminases and histopathological abnormalities in an in vivo model of cholesterol ester disease (CESD). Hepatology 2011; 54(Suppl. 1):5358.